第十一章＊线程（五）－－线程终止（Thread Termination）

如果进程里的任何线程调用exit、_Exit或_exit，那么整个进程会终止。相似的，当默认的动作被设为终止进程时，一个发送给一个线程的信号将终止整个进程（我们在12.8节讨论更多关于信号和线程之间的交互）。

单个线程可以用三种方式退出，从而停止它的控制流，而不终止整个进程。

1、线程可以简单地从开始例程退出。返回值是线程的退出码。

2、线程可以被同一进程的其它线程取消。

3、线程可以调用pthread_exit。

#include <pthread.h>

void pthread_exit(void *rval_ptr);

rval_ptr是无类型指针，和传入启动例程的单个参数相似。这个指针对进程里的其它线程可用，通过调用pthread_join函数。

#include <pthread.h>

int pthread_join(pthread_t thread, void **rval_ptr);

成功返回0，失败返回错误码。

调用线程将阻塞，直到指定的线程调用pthread_exit、从它的启动例程退出、或被取消。如果线程简单地从它的启动例程返回，那么rval_ptr将包含返回码。如果线程被取消，那么由rval_ptr指定的内存地址被设为PTHREAD_CANCELED。

通过调用pthread_join，我们自动把一个线程置为分离状态（马上讨论）以便它的资源可以被恢复。如果线程已经在分离状态了，那么调用pthread_join失败，返回EINVAL。

如果我们不对一个线程的返回值感兴趣，我们可以把rval_ptr设为NULL。在这种情况下，调用pthread_join允许我们等待指定的线程，但不得到线程的终止状态。

下面的代码展示了如何获取一个终止线程的退出码。

#include <pthread.h>

void *
thr_fn1(void *arg)
{
    printf("thread 1 returning\n");
    return((void *)1);
}

void *
thr_fn2(void *arg)
{
    printf("thread 2 exiting\n");
    pthread_exit((void *)2);
}

int
main(void)
{
    int         err;
    pthread_t   tid1, tid2;
    void        *tret;

    err = pthread_create(&tid1, NULL, thr_fn1, NULL);
    if (err != 0) {
        printf("can't create thread 1: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    err = pthread_create(&tid2, NULL, thr_fn2, NULL);
    if (err != 0) {
        printf("can't create thread 2: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    err = pthread_join(tid1, &tret);
    if (err != 0) {
        printf("can't join with thread 1: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    printf("thread 1 exit code %d\n", (int)tret);
    err = pthread_join(tid2, &tret);
    if (err != 0) {
        printf("can't join with thread 2: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    printf("thread 2 exit code %d\n", (int)tret);
    exit(0);
}

运行结果为：
$ ./a.out
thread 1 returning
thread 2 exiting
thread 1 exit code 1
thread 2 exit code 2

正如我们可以看到的，当一个线程通过调用pthread_exit退出或简单从启动例程返回时，退出状态可以被另一个线程通过调用pthread_join来获得。

传 递给pthread_create和pthread_exit的无类型的指针可以被用来传递比单个值更多。这个指针可以用来传递一个包含更复杂信号的结构 体的地址。小心当调用者完成时用作结构体的指针仍然有效。如果结构体在调用者的栈上分配，那么内存内容可能在结构体被使用时已经改变了。例如，如果一个线 程在它的栈上分配了一个结构体并把它的指针传递给pthread_exit，那么然后这个栈可能被销毁而它的内存被重用为其它东西，在 pthread_join尝试使用它时。

下面的代码展示了使用一个自动变量（在栈上分配）作为pthread_exit的参数的问题。

#include <pthread.h>

struct foo {
    int a, b, c, d;
};

void
printfoo(const char *s, const struct foo *fp)
{
    printf(s);
    printf(" structure at 0x%x\n", (unsigned)fp);
    printf(" foo.a = %d\n", fp->a);
    printf(" foo.b = %d\n", fp->b);
    printf(" foo.c = %d\n", fp->c);
    printf(" foo.d = %d\n", fp->d);
}

void *
thr_fn1(void *arg)
{
    struct foo foo = {1, 2, 3, 4};

    printfoo("thread 1:\n", &foo);
    pthread_exit((void *)&foo);
}

void *
thr_fn2(void *arg)
{
    printf("thread 2: ID is %d\n", pthread_self());
    pthread_exit((void *)0);
}

int
main(void)
{
    int         err;
    pthread_t   tid1, tid2;
    struct foo  *fp;

    err = pthread_create(&tid1, NULL, thr_fn1, NULL);
    if (err != 0) {
        printf("can't create thread 1:%s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    err = pthread_join(tid1, (void *)&fp);
    if (err != 0) {
        printf("can't join with thread 1:%s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    sleep(1);
    printf("parent starting second thread\n");
    err = pthread_create(&tid2, NULL, thr_fn2, NULL);
    if (err != 0) {
        printf("can't create thread 2:%s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    sleep(1);
    printfoo("parent:\n", fp);
    exit(0);
}

运行结果为：
thread 1:
 structure at 0xb77dd380
 foo.a = 1
 foo.b = 2
 foo.c = 3
 foo.d = 4
parent starting second thread
thread 2: ID is -1216488592
parent:
 structure at 0xb77dd380
 foo.a = 0
 foo.b = 2423756
 foo.c = 2768884
 foo.d = 2768884

当然，根据内存架构、编译器和线程库的实现，结果会有所不同。

正如我们可以看到的，结构体的内容（在线程tid1的栈上分配的）在主线程可以访问这个结构体时已经改变了。注意第二个线程（tid2）的栈如何覆写掉第一个线程的栈。为了解决这个问题，我们可以使用一个全局结构体或用malloc分配这个结构体。

一个线程可以请求同一进程内的另一个线程取消，通过调用pthread_cancel函数。

#include <pthread.h>

int pthread_cancel(pthread_t tid);

成功返回0，失败返回错误号。

在 默认情况下，pthread_cancel将导致tid指定的线程表现得好像它已经调用参数为PTHREAD_CANCELED的 pthread_exit。然而，一个线程可以选择忽略或控制它如何被取消。我们将在12.7节深入讨论。注意pthread_cancel不等待线程终 止。它只是发出请求。

一个线程可以安排当它退出时要调用的函数，和atexit函数（7.3节）安排在进程退出时所调用的函数的方法相似。这个函数被称为线程清理处理机。一个线程可以建立多个清理处理机。处理机被保存在一个栈里，这意味着它们以被注册的相反的顺序执行。

#include <pthread.h>

void pthread_cleanup_push(void (*rtn)(void *), void *arg);

void pthread_cleanup_pop(int execute);

pthread_cleanup_push函数安排清理函数，rtn，随着单个参数，arg，而被调用，当线程执行以下某个动作时：

1、调用pthread_exit；

2、响应一个取消请求；

3、使用非0execute参数调用pthread_cleanup_pop。

如果execute参数被设为0，那么清理函数不会被调用。在各种情况下，pthread_cleanup_pop都删除由最后的pthraed_cleanup_push调用建立的清理处理机。

这些函数的一个限制是，因为它们可以被实现为宏，所以它们必须在线程的一些范围内成对地使用。pthread_cleanup_push的宏定义可以包括一个“{”字符，这种情况下要匹配pthread_cleanup_pop定义里的“}”字符。

下面的代码展示如何使用线程清理处理机。尽管这个例子有点勉强，但它展示了所使用的机制。注意尽管我们从未想要传一个非0参数给线程启动例程，但我们仍需要匹配pthread_cleanup_pop和pthread_cleanup_push；否则，程序可能不能编译。

#include <pthread.h>

void
cleanup(void *arg)
{
    printf("cleanup: %s\n", (char *)arg);
}

void *
thr_fn1(void *arg)
{
    printf("thread 1 start\n");
    pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 1 first handler");
    pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 1 second handler");
    printf("thread 1 push complete\n");
    if (arg)
        return ((void *)1);
    pthread_cleanup_pop(0);
    pthread_cleanup_pop(0);
    return ((void*)1);
}

void *
thr_fn2(void *arg)
{
    printf("thread 2 start\n");
    pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 2 first handler");
    pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 2 second handler");
    printf("thread 2 push complete\n");
    if (arg)
        pthread_exit((void *)2);
    pthread_cleanup_pop(0);
    pthread_cleanup_pop(0);
    pthread_exit((void *)2);
}

int
main(void)
{
    int         err;
    pthread_t   tid1, tid2;
    void        *tret;

    err = pthread_create(&tid1, NULL, thr_fn1, (void *)1);
    if (err != 0) {
        printf("can't create thread 1: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    err = pthread_create(&tid2, NULL, thr_fn2, (void *)1);
    if (err != 0) {
        printf("can't create thread 2: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    err = pthread_join(tid1, &tret);
    if (err != 0) {
        printf("can't join with thread 1: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    printf("thread 1 exit code %d\n", (int)tret);
    err = pthread_join(tid2, &tret);
    if (err != 0) {
        printf("can't join with thread 2: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    printf("thread 2 exit code %d\n", (int)tret);
    exit(0);
}

运行结果为：
$ ./a.out
thread 1 start
thread 1 push complete
thread 1 exit code 1
thread 2 start
thread 2 push complete
cleanup: thread 2 second handler
cleanup: thread 2 first handler
thread 2 exit code 2

从输出我们可以看到两个线程都恰当地启动并退出，但是只有第二个线程的清理处理机被调用。因而，如果线程从它的主例程中返回，那么它的清理处理机不会被调用。还有注意清理处理机以它们被安装里的相当顺序被调用。

到现在为止，你应该开始看到线程函数和进程函数之间的相似之处了。下表总结了这些相似的函数：

进程和线程原始例程的比较

进程原始例程	线程原始例程	描述
fork	pthread_create	创建一个新的控制流
exit	pthread_exit	从已有的控制流中退出
waitpid	pthread_join	从控制流得到退出状态
atexit	pthread_cancel_push	注册在控制流退出时调用的函数
getpid	pthread_self	得到控制流的ID
abort	pthread_cancel	请求控制流的异常退出

默认时，一个线程的终止状态被保留，直到pthread_join为那个线程调用。一个线程的底下存储可以在终止时立即回收，如果线程被分离。当一个线程被 分离时，pthread_join函数不能用来等待它的终止状态。一个未分离线程而调用的pthread_join会失败，返回EINVAL。我们可以调 用pthread_detach来分离一个线程。

#include <pthread.h>

int pthread_detach(pthread_t tid);

成功返回0，失败返回错误号。

正如我们将在下章看到的，我们可以创建一个处在分离状态的线程，通过仅修改传入pthread_create的线程属性。